Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải KCN Điện Nam – Điện Ngọc tỉnh Quảng Nam
1.Tính cấp thiết của đề tài
Với tốc độ phát triển nhanh của công nghiệp Việt Nam trong những năm gần đây đã góp phần làm nền kinh tế quốc gia tăng trưởng nhanh và ổn định. Tuy nhiên, bên cạnh mặt tích cực là kinh tế phát triển, đời sống người dân được nâng cao, mặt khác cũng đem đến những thách thức rất lớn về Bảo vệ môi trường (BVMT) đặc biệt là vấn đề kiểm soát ô nhiễm môi trường nước.
Khu công nghiệp (KCN) Điện Nam – Điện Ngọc là một KCN trọng điểm của tỉnh Quảng Nam. Đây là KCN lớn và có tầm quan trọng trong chiến lược phát triển công nghiệp và đóng góp vào sự tăng trưởng GDP của tỉnh Quảng Nam. Tổng diện tích KCN là 390 ha, giai đoạn I: 145 ha, giai đoạn II: 245ha. Tổng diện tích cho thuê chiếm gần 80% diện tích đất cho thuê toàn KCN, thu hút khoảng 21.000 lao động.
Công tác quản lý môi trường tại KCN Điện Nam- Điện Ngọc đã và đang được tiến hành. Dù đã có nhiều nỗ lực, song công tác quản lý môi trường đặc biệt là quản lý nước thải KCN vẫn còn nhiều tồn tại. Về hạ tầng, KCN Điện Nam – Điện Ngọc đã được đầu tư xây dựng hoàn chỉnh hệ thống thu gom với tỉ lệ đấu nối 91,67%. Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp trong KCN chưa tách riêng hoàn toàn hệ thống thu gom nước mưa và nước thải. Trong thời gian qua, các công ty Giấy Sài Gòn Miền Trung, Đông Phương, Đồng Tâm Miền Trung thường xuyên xả nước thải chưa qua xử lý với lưu lượng và nồng độ ô nhiễm cao vào hệ thống thu gom nước mưa của KCN Điện Nam – Điện Ngọc làm ảnh hưởng đến chất lượng môi trường nước xung quanh KCN.
Nhà máy xử lý nước thải (XLNT) tập trung KCN Điện Nam – Điện Ngọc đi vào hoạt động năm 2007 với công suất 5000m3/ngày đêm nhưng lưu lượng nước thải thu gom khoảng 2500-3500 m3/ngày đêm. Trạm XLNT KCN hoạt động tương đối ổn định, đảm bảo xử lý nước thải đạt loại B QCVN 40:2011/BTNMT. Tuy nhiên, việc vận hành tại trạm XLNT tập trung hiện nay chủ yếu dựa vào kinh nghiệm nên ở một số thời điểm hệ thống hoạt động không ổn định và chi phí xử lý 1m3 nước thải rất cao (9,7 nghìn/ 1m3 NT). Mặt khác, một số doanh nghiệp xây dựng hệ thống XLNT cục bộ chỉ mang tính đối phó, hiệu suất xử lý không cao, chỉ vận hành hệ thống khi có cơ quan thanh, kiểm tra gây khó khăn cho công tác thu gom, xử lý.
Việc thu gom và xử lý nước thải công nghiệp chưa triệt để gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống sinh hoạt và sức khỏe của người dân địa phương xung quanh KCN. Trước thực trạng trên, cần có những nghiên cứu đánh giá chuyên sâu, nhằm phân tích cụ thể, chi tiết những vấn đề còn tồn tại trong công tác quản lý nước thải tại KCN. Dựa trên kết quả nghiên cứu có thể đề xuất những biện pháp quản lý, kiểm soát ô nhiễm trong hiện tại và tương lai. Đó là lí do học viên chọn đề tài” Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải KCN Điện Nam – Điện Ngọc tỉnh Quảng Nam”.
2. Mục tiêu của đề tài
Hướng đến kiểm soát ô nhiễm nước thải công nghiệp và quản lý có hiệu quả về kinh tế, kỹ thuật và công nghệ.
– Làm rõ các vấn đề còn tồn tại, hạn chế trong công tác thu gom và XLNT KCN Điện Nam – Điện Ngọc
– Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý cho trạm XLNT tập trung KCN Điện Nam – Điện Ngọc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
– Hiện trạng thu gom và XLNT Trạm XLNT tập trung KCN Điện Nam – Điện Ngọc.
– Các biện pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải công nghiệp KCN Điện Nam – Điện Ngọc.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
– Trong phạm vi quản lý của KCN (bên ngoài nhà máy, xí nghiệp)
4. Phương pháp nghiên cứu
Trong quá trình thực hiện đề tài, các phương pháp nghiên cứu được sử dụng như sau:
4.1. Phương pháp thống kê: thu thập các tài liệu, số liệu về các quản lý và vận hành, các báo cáo, các bản vẽ mặt bằng, mặt cắt, số liệu quan trắc định kỳ của trạm XLNT tập trung ;các bản vẽ mặt bằng hệ thống thu gom.
4.2. Phương pháp lấy mẫu, phân tích: lấy mẫu, phân tích các thông số môi trường nước phụ vụ cho việc đánh giá hiện trạng chất lượng nước
4.3. Phương pháp mô hình: xây dựng các mô hình vật lý nhằm xác định tốc độ phân hủy chất hữu cơ, thời gian nước lưu, các thông số vận hành mô hình hiếu khí liên tục.
4.4. Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá: Xử lý số liệu và so sánh với các TCVN, QCVN để phục vụ công tác đánh giá.
Luận văn gồm các phần sau:
* MỞ ĐẨU
* NỘI DUNG: gồm 3 chương
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
* KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Tài liệu nghiên cứu có 13 tài liệu tiếng Việt. Các tài liệu được sử dụng trong đề tài gồm các tài liệu về tiêu chuẩn, văn bản pháp quy quy định về thoát nước, xử lý nước thải và quản lý môi trường của Việt Nam, các giáo trình về thoát nước và xử lý nước thải.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
Nước thải được tạo ra sau khi đã sử dụng nước trong quá trình công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp. Đặc tính ô nhiễm và nồng độ của nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào loại hình công nghiệp và chế độ công nghệ lựa chọn. Loại nước thải này có thể bị ô nhiễm do các tạp chất có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ. Trong thành phần của chúng có thể có chứa các dạng vi sinh vật (đặc biệt là nước thải của các nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, dược phẩm), các chất có ích cũng như các chất độc hại. [11]
Ngoài ra, trong khu công nghiệp còn có nước thải sinh hoạt và nước mưa chảy tràn. Nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động của các công nhân hoặc các dịch vụ phục vụ cho công nhân.
- Theo mức độ ô nhiễm
– Nước thải sản xuất bẩn là nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất, xúc rửa máy móc thiết bị, quá trình sinh hoạt của công nhân viên, loại nước thải này nhiều tạp chất, độc hại, vi khuẩn,..
– Nước thải sản xuất không bẩn là loại nước thải sinh ra chủ yếu khi làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước cho nên loại nước này thường được quy ước sạch.
- Theo độ ăn mòn
– Ít ăn mòn: Có tính axit pH = 6 – 6,5 và có tính kiềm yếu pH = 8 – 9.
– Ăn mòn mạnh: Có tính axit mạnh pH < 6 và kiềm mạnh pH > 9.
- Theo độc tính:
– Độc: sắt, đồng, chì, kẽm, crom, arsen, antimon, nhôm,…. thường tồn tại trong nước ở dạng ion là những chất thuộc nhóm độc hại. Chúng phát sinh từ những nguồn gốc khác nhau, chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp. Do chúng không phân hủy nên các kim loại nặng tích tụ trong các chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Hàm lượng các kim loại nặng trong nước thải công nghiệp xả vào hệ thống thoát nước đô thị không được vượt quá giới hạn quy định để không làm tổn thương tới sinh khối [4].
– Không độc: chỉ chứa các chất hữu cơ có thể phân hủy nhờ các vi sinh vật, có thể dễ dàng xử lý bằng phương pháp sinh học.
- Theo ngành nghề sản xuất
Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất hữu cơ với nồng độ cao: các ngành công nghiệp chế biến da, nấu thép thủy hải sản, nước thải sinh hoạt…
Nước thải bị ô nhiễm bởi chất béo, dầu mỡ, các chất hóa học, nước có màu và mùi khó chịu: các ngành công nghiệp chế biến da, thủy hải sản, điện tử, cơ khí, dệt nhuộm, dược phẩm, thuộc da…
Nước thải bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng: các ngành công nghiệp điện tử, cơ khí, điện dân dụng.
Thành phần nước thải công nghiệp rất đa dạng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại hình sản xuất, đặc tính các nguyên phụ liệu đầu vào, loại công nghệ áp dụng, quy mô hoạt động,v.v….Thành phần chính của nước thải công nghiệp có thể là các chất vô cơ, các chất hữu cơ dạng hòa tan, các chất hữu cơ vi lượng gây mùi, vị, các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, chất hoạt tính bề mặt ABS, một số các chất hữu cơ có thể gây hại cho thủy sinh vật, dầu mỡ, kim loại nặng, v.v…[13].
Bảng 1.1 Đặc trưng thành phần nước thải của một số ngành CN (trước xử lý)
| Ngành công nghiệp | Chất ô nhiễm chính | Chất ô nhiễm (có thể có) |
|---|---|---|
| Chế biến đồ hộp, thủy sản, rau quả, đông lạnh | BOD, COD, pH, SS | Màu, tổng P, N |
| Chế biến nước uống có cồn, bia, rượu | BOD, pH, SS, N, P | TDS, màu, độ đục |
| Chế biến thịt | BOD, pH, SS, độ đục | NH4+, P, màu |
| Sản xuất bột ngọt | BOD, SS, pH, NH4+ | Độ đục, NO3–, PO43+ |
| Cơ khí | COD, dầu mỡ, CN+, , Cr, Ni | Zn, Pb, Cd |
| Thuộc da | BOD5, COD, SS, Cr, NH4+ , dầu mỡ, phenol, sunfua | N, P, tổng Coliform |
| Phân hóa học | pH, độ axit, F, kim loại nặng | Màu, SS, dầu mỡ, N, P |
| Sản xuất phân hóa học | NH4+, NO3–, ure | pH, hợp chất hữu cơ |
| Sản xuất hóa chất hữu cơ, vô cơ | pH, tổng chất rắn, SS, Cl–, SO42- | COD, phenol, F, Silicat, kim loại nặng |
| Sản xuất giấy | SS, BOD, COD, phenol | pH, độ đục, độ màu |
Nguồn [12].
Bảng 1.2 Đặc tính nước thải của một số loại hình công nghiệp điển hình
| Nguồn | pH | TSS, mg/l | BOD mg/l | COD mg/l | TDS mg/l | Dầu mỡ mg/l |
| Nước thải chế biến sữa | 4 | 12150 | 14000 | 21100 | 19000 | 320 |
| Nước thải công nghiệp lên men | 5.3 | 540 | 2100 | 3400 | 3500 | 9 |
| Nước thải công nghiệp sản xuất các sản phẩm đóng chai | 5.5 | 2200 | 800 | 1400 | 1270 | 94 |
| Nước thải dệt nhuộm | 6.5 | 1800 | 840 | 1500 | 17000 | 155 |
| Nước thải công nghiệp giấy | 8 | 1640 | 360 | 2300 | 1980 | – |
| Nước thải ngành bia | 9 | 760 | 620 | 1150 | 1290 | – |
| Nước thải ngành thuộc da | 10 | 2600 | 2370 | 4950 | 8500 | 115 |
| Nước thải thủy sản | 11 | 565 | 890 | 2350 | 8218 | 290 |
Nguồn [13].
Nước thải công nghiệp có thành phần biến động tùy thuộc vào loại hình sản xuất trong khu công nghiệp và nguyên liệu sản xuất. Một số khu công nghiệp do đặc thù sản xuất chế biến thực phẩm, nước thải thường có hàm lượng chất hữu cơ lớn, dễ phân hủy sinh học tuy nhiên nhiều khu công nghiệp khác như khu công nghiệp có loại hình mạ, dệt nhuộm,… thì nước thải thường chứa nhiều chất vô cơ, khó phân hủy sinh học. Ngoài ra, mặc dù hàm lượng chất hữu cơ cao nhưng nước thải công nghiệp có thể chứa hàm lượng chất dinh dưỡng (N,P) thấp do đó cũng khó khăn trong quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học.
Các thông số chính thường xuyên được đo đạc và theo dõi tại khu vực xả thải bao gồm: hàm lượng cặn lơ lửng, BOD5, COD, tổng Nitơ, tổng Photpho, Amoni, Coliform. Bên cạnh nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt từ các KCN đã gây ra tình trạng ô nhiễm tại các sông, hồ, kênh rạch trở nên nghiêm trọng hơn.
a. Ảnh hưởng đến con người
Nước thải từ các KCN không được xử lý gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm, từ đó ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước cấp và thông qua chuỗi thức ăn gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Các bệnh chủ yếu liên quan đến chất lượng nước là bệnh đường ruột, các bệnh do ký sinh trùng, vi khuẩn, virus, nấm mốc,…
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sống xung quanh khu chế biến kim loại màu Thái Nguyên cho thấy hàm lượng chì trong nước thải tại ao thải vượt TCCP nhiều lần; hàm lượng chì và arsen trong đất trong phạm vi nghiên cứu cao hơn 1,2 – 2,5 lần, trong nước cấp sinh hoạt cao hơn 1,5 – 6 lần và thực phẩm từ 6- 12 lần so với vùng nền. Các xét nghiệm máu của phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ sống liên tục trong khu vực nghiên cứu từ 5 năm trở lên đã cho thấy hàm lượng chì và arsen trong máu cao hơn vùng nền 3 – 80 lần [2].
Theo số liệu thống kê, từ năm 1976 đến 1990 ở nước ta mới chỉ có 5.497 trường hợp mặc bệnh nghề nghiệp, nhưng đến 2004 số người mắc bệnh đã tăng lên gấp 3 lần với tổng số 21.597 người. Dự báo số người mới mắc bệnh nghề nghiệp đến năm 2010 là trên 30 ngàn. Tổng số tiền chi cho trợ cấp bệnh nghề nghiệp trong giai đoạn 2000-2004 là hơn 50 tỷ đồng [2].
b. Tác động đến hệ sinh thái
Sông suối là nguồn tiếp nhận và vận chuyển các chất ô nhiễm trong nước thải từ các KCN và các cơ sở sản xuất kinh doanh. Nước thải chứa nồng độchất ô nhiễm cao sẽ gây hiện tượng phú dưỡng, làm giảm oxy trong nước, các loại thủy sinh bị thiếu oxy dẫn đến một số loại bị chết hàng loạt .
Thời gian vừa qua, sự kiện sông Thị Vải bị ô nhiễm đã báo động những tổn hại đáng kể đối với nước thải công nghiệp đến môi trường, hệ sinh thái.Đây là hậu quả do hoạt động xả nước thải trái pháp luật kéo dài của Công ty CP Vedan Việt Nam. Trong khu vực này, các loài tôm, cá, thủy sản hầu như không thể tồn tại và phát triển. Các loài tảo phát triển chủ yếu cũng là những loài thích nghi với môi trường dinh dưỡng cao và chính sự phát triển của chúng cũng làm tăng nguy cơ gây độc cho môi trường nước.
Quản lý nước thải công nghiệp
Hiện nay, Việt Nam đã có các chính sách phát triển công nghiệp gắn liền với bảo vệ môi trường và các văn bản có liên quan về quản lý môi trường KCN; sự phân cấp quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường KCN; một số địa phương đã triển khai quy hoạch KCN đồng bộ; áp dụng công cụ kinh tế thông qua hình thức thu phí môi trường đối với nước thải, chất thải rắn; tổ chức thanh tra, kiểm tra, giám sát chất lượng môi trường KCN.
Thông tư 08/2009/TT-BTNMT của Bộ TN&MT tập trung vào việc quy định trách nhiệm, quyền hạn của các đơn vị và các vấn đề liên quan đến quản lý và bảo vệ môi trường của các KCN, trong đó đặc biệt nâng cao trách nhiệm của BQL các KCN. Theo đó, BQL các KCN chịu trách nhiệm trực tiếp quản lý công tác bảo vệ môi trường tại KCN theo sự ủy quyền của cơ quan nhà nước có thẩm quyền. Hơn nữa, BQL các KCN phải có tổ chức chuyên môn, cán bộ phụ trách về môi trường theo quy định tại Nghị định số 81/2007/NĐ-CP ngày 23/5/2007 của Chính phủ.Công ty Phát triển hạ tầng KCN có chức năng xây dựng và quản lý cơ sở hạ tầng KCN; quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung, các công trình thu gom, phân loại và xử lý chất thải rắn theo đúng kỹ thuật; theo dõi, giám sát hoạt động xả thải của các cơ sở sản xuất kinh doanh, dịch vụ đổ vào hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN.
Sở TN&MT thực hiện chức năng quản lý nhà nước về môi trường, chủ trì công tác thanh tra việc thực hiện các quy định về bảo vệ môi trường và các nội dung của Quyết định phê duyệt báo cáo ĐTM theo thẩm quyền; chủ trì hoặc phối hợp với BQL các KCN tiến hành kiểm tra công tác bảo vệ môi trường trong KCN; phối hợp giải quyết các tranh chấp, khiếu nại, tố cáo về bảo vệ môi trường KCN.
CHÍNH PHỦ
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
UBND TỈNH QUẢNG NAM
SỞ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TỈNH QUẢNG NAM
BAN QUẢN LÝ CÁC KHU CÔNG NGHIỆP TỈNH QUẢNG NAM
CÔNG TY CỔ PHẦN PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ VÀ KCN QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG
UBND HUYỆN ĐIỆN BÀN
CHI NHÁNH CÔNG TY CỔ PHẦN PHÁT TRIỂN ĐÔ THỊ VÀ KCN QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG
BAN QUẢN LÝ KCN ĐIỆN NAM – ĐIỆN NGỌC
NHÀ MÁY XLNT TẬP TRUNG
TỔ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG
TỔ SỬA CHỮA
VẬN HÀNH TRẠM XLNT TẬP TRUNG
QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG KCN
VẬN HÀNH HỆ THỐNG THU GOM
QUẢN LÝ HẠ TẦNG KCN
Hình 1.1 Sơ đồ quản lý môi trường KCN Điện Nam – Điện Ngọc [1]
Tuy nhiên, hiện nay, BQL các KCN chưa đủ điều kiện thực hiện chức năng đơn vị đầu mối chịu trách nhiệm quản lý môi trường KCN. Do đó dẫn đến việc thiếu chủ thể quản lý môi trường KCN thực sự để giải quyết và chịu trách nhiệm thực sự khi triển khai các nội dung quy định về bảo vệ môi trường của KCN.
Ngày nay, tốc độ công nghiệp hóa ngày càng gia tăng dẫn đến lượng nước thải từ các KCN trong những năm gần đây là rất lớn. Lượng nước thải phát sinh lớn nhất từ các KCN ở khu vực Đông Nam Bộ, chiếm 49% tổng lượng nước thải và thấp nhất ở khu vực Tây Nguyên, chiếm 2 %.
Hình 1.2 Ước tính tỉ lệ tổng lượng nước thải KCN của 6 vùng kinh tế
Nguồn: [2]
Hiện nay việc xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải tập trung chưa được đầu tư nghiêm túc, chỉ có 43% KCN đang hoạt động có hệ thống xử lý tập trung (năm 2009). Tuy nhiên, sau khi các trạm xử lý nước thải tập trung được xây dựng hoàn thành nhưng việc vận hành còn khá phức tạp. Bên cạnh đó, tỷ lệ đấu nối từ các doanh nghiệp vào hệ thống thoát nước chung khu công nghiệp còn rất thấp. Do đó, phần lớn xả thải nước thải các KCN đều có các thông số ô nhiễm cao hơn nhiều so với QCVN.
Do đó việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật trong bảo vệ môi trường khu công nghiệp là rất cần thiết. Tập trung quản lý môi trường dưới hình thức sản xuất sạch hơn và công nghệ thân thiện môi trường tại các cơ sở sản xuấtchính là công cụ hiệu quả bảo vệ môi trường, không những đem lại hiệu quả về môi trường mà còn đem lại lợi ích về kinh tế.
1.2. THOÁT NƯỚC VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
Thoát nước là quá trình thu gom, vận chuyển các loại nước thải ra khỏi khu vực dân cư, xí nghiệp công nghiệp,v.v…đến nơi xử lý đạt yêu cầu vệ sinh trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
b. Phân loại hệ thống thoát nước xí nghiệp công nghiệp
Mạng lưới thoát nước của xí nghiệp công nghiệp tùy thuộc vào vị trí tương quan giữa các phân xưởng, địa hình, giao thông trong nhà máy, mạng lưới kỹ thuật, vị trí trạm xử lý cục bộ trong phân xưởng hoặc toàn nhà máy. Hệ thống thoát nước các xí nghiệp công nghiệp gồm: HTTN trong phạm vi xí nghiệp (mạng lưới trạm bơm và các công trình xử lý) và bên ngoài xí nghiệp (cống chính, trạm bơm chính và trạm XLNT toàn KCN).
- Hệ thống thoát nước chung
Hệ thống thoát nước chung là hệ thống thoát nước cho tất cả mọi loại nước thải (nước mưa, nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất) được vận chuyển trong cùng một mạng lưới thoát nước đến trạm xử lý hoặc xả ra nguồn tiếp nhận (Hình 1.3 a).
Ưu điểm:
– Tốt nhất về vệ sinh vì toàn bộ các loại nước bẩn đều được xử lý trước khi xả vào nguồn tiếp nhận.
– Giảm chi phí xây dựng hệ thống thoát nước cho mạng lưới và giảm chi phí quản lý mạng.
Hạn chế: Chế độ thủy lực làm việc của hệ thống không ổn định. Vận hành quản lý hệ thống phức tạp.
Ứng dụng: Phù hợp với giai đoạn đầu xây dựng của hệ thống riêng, trong nhà có xây dựng bể tự hoại; khu vực có cường độ mưa nhỏ; địa hình thuận lợi cho thoát nước.
- Hệ thống thoát nước riêng với hai mạng lưới
Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới, trong đó một mạng lưới vận chuyển nước thải bẩn (nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất) xử lý trước khi xả ra nguồn tiếp nhận; một mạng lưới khác dùng để vận chuyển nước thải quy ước sạch hoặc nước mưa có thể xả thẳng vào nguồn tiếp nhận (Hình 1.3 b).
Ưu điểm:Giảm được vốn đầu tư xây dựng đợt đầu; chế độ thủy lực làm việc của hệ thống ổn định; công tác quản lý duy trì hiệu quả.
Hạn chế:Giá thành xây dựng và quản lý cao.
Ứng dụng:Phù hợp cho các xí nghiệp công nghiệp; cường độ mưa lớn;
- Hệ thống thoát nước riêng với trạm xử lý
Hệ thống thoát nước riêng với trạm xử lý là hệ thống có xây dựng các công trình xử lý cục bộ đối với nước thải sản xuất chứa chất bẩn đặc biệt có thể phá hoại sự làm việc bình thường của mạng lưới và công trình thoát nước hoặc không thể hợp nhất hoặc xáo trộn các loại nước thải vào chung một mạng lưới(Hình 1.3 c).
| Hình 1.3 c Sơ đồ hệ thống thoát nước | Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn 1- Nước mưa; 2- Nước thải sinh hoạt; 3- nước thải sản xuất; 4- Trạm xử lý |
Ưu điểm:Phối hợp được ưu điểm của 2 loại hệ thống trên.
Hạn chế: Vốn đầu tư ban đầu cao; tại giếng tràn thường khó vận hành do rác theo dòng chảy ứ đọng và gây tắc nghẽn nên vận hành không hiệu quả.
- Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn
Hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn và có 02 trạm xử lý nước thải gồm: sinh hoạt và sản xuất. Nước thải sản xuất chứa các tạp chất cơ học với hàm lượng cao trộn với nước thải sinh hoạt sẽ không có lợi và gây phức tạp cho quá trình xử lý nước, xử lý cặn lắng và loại trừ khả năng dùng lại nước cũng như sử dụng các chất quí trong đó(Hình 1.4).
Ưu điểm: Thuận tiện trong vận hành
Hạn chế: Vốn đầu tư cao; quản lý hệ thống khó khăn.
- Hệ thống thoát nước riêng và hệ thống cấp nước tuần hoàn
Trường hợp nước thải sản xuất quy ước sạch thì tái sử dụng nước trong hệ thống cấp nước tuần hoàn. Do đó, hệ thống thoát nước riêng và tái sử dụng nước là hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn để xử lý các loại nước thải, trong đó nước thải sản xuất quy ước sạch được tuần hoàn tái sử dụng.
 | Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng và hệ thống cấp nước tuần hoàn. 1-nước mưa; 2-nước thải sinh hoạt;3-nước thải sản xuất; 4-trạm xử lý; TB-trạm bơm; LN-công trình làm nguội; |
1.2.2. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp
a. Phương pháp cơ học
Mục đích của phương pháp cơ học để XLNT là tách các pha rắn ( tạp chất phân tán thô) khỏi nước thải bằng các phương pháp lắng và lọc.
- Để giữ các tạp chất không hòa tan lớn và một phần chất bẩn lơ lửng: dùng song chắn hoặc lưới lọc
- Để tách các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hoặc bé hơn nước: dùng bể lắng
+ Các chất lơ lửng nguồn gốc khoáng ( chủ yếu là cát) được lắng ở bể lắng cát
+ Các hạt cặn đặc tính hữu cơ được tách ở bể lắng
+ Các chất cặn nhẹ hơn nước: dầu, mỡ, nhựa … được tách ở bể thu dầu, mỡ, nhựa
+ Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ… dùng lưới lọc, vải lọc hoặc qua lớp vật liệu lọc [6]
- Xử lý cơ học là khâu xử lý sơ bộ chuẩn bị cho xử lý sinh học tiếp theo. Song trong nhiều trường hợp nó cũng là một khâu độc lập trong vòng cấp nước tuần hoàn hoặc có thể xả thẳng ra nguồn tiếp nhận. XLNT bằng phương pháp cơ học thường được thực hiện trong các công trình và thiết bị như song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ. Đây là các thiết bị, công trình xử lý sơ bộ tại chỗ tách các chất phân tán thô nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc các công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định. [5]
b. Các phương pháp hóa học và hóa lý
- XLNT bằng phương pháp hóa học
Đó là các quá trình khử trùng nước thải bằng các hóa chất (các chất clo, ozon), khử nitơ, phốt pho bằng các hợp chất hóa chất hóa học hoặc keo tụ tiếp tục nước thải khi sử dụng lại. Xử lý hóa học thường là khâu cuối cùng trong dây chuyền công nghệ XLNT trước khi xả ra nguồn tiếp nhận yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải. [5]
- XLNT bằng phương pháp hóa lý
Đó là các hóa chất ( keo tụ và trợ keo tụ) để tăng cường khả năng tách các tạp chất không tan, keo và một phần chất hòa tan ra khỏi nước thải, chuyển hóa các chất tan không tan và lắng cặn hoặc thành các chất không độc; thay đổi phản ứng (pH) của nước thải ( phương pháp trung hòa), khử màu nước thải….
Phương pháp hóa học và hóa lý thường dùng để XLNT công nghiệp. Nó có thể là khâu xử lý cuối cùng( nếu với mức độ xử lý đạt được, nước thải có thể sử dụng lại) hoặc khâu xử lý sơ bộ ( ví dụ: khử các chất độc hại hoặc các chất ngăn cản sự hoạt động bình thường của công trình xử lý, đảm bảo pH ổn định cho quá trình XLNT bằng phương pháp sinh học tiếp theo, chuyển các chất độc hại khó xử lý, khó lắng thành đơn giản hơn hoặc lắng đọng keo tụ được…)
c. Phương pháp xử lý sinh học
Bản chất của phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình sinh trưởng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hoá sinh hoá.
Phương pháp xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ. Do vậy phương pháp này thường được áp dụng sau khi loại bỏ các loại tạp chất thô ra khỏi nước thải.
+ Xử lý trong điều kiện hiếu khí: Sử dụng các nhóm sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ôxi liên tục và nhiệt độ trong khoảng 20-40oC. Theo Erkenfelder w.w và Connon DJ (1961) thì quá trình xử lý gồm 3 giai đoạn sau: [8]
Giai đoạn 1: Oxy hóa các hợp chất hữu cơ
Phản ứng oxy hóa khử giữa các hợp chất hữu cơ với oxy có thể biểu diễn như sau:
CxHyOz + O2 enzim CO2 + H2O + ∆H
Giai đoạn 2: Quá trình đồng hóa và xây dựng tế bào.
CxHyOz + NH3 enzim CO2 + H2O + tế bào vi khuẩn + C5H7NO2 – ∆H
Trong đó C5H7NO2 là chất nguyên sinh trong tế bào sinh vật.
Giai đoạn 3: Quá trình dị hóa
Quá trình phân hủy các chất có trong tế bào sống dưới tác dụng của enzim.
C5H7NO2 + O2 → CO2 + H2O + NH3 ± ∆H
+ Xử lý trong điều kiện kị khí:
Khi nước thải có chỉ số BOD cao (BOD ≥ 10-30 g/l) thì ta không thể xử lý bằng phương pháp hiếu khí ngay mà phải xử lý bằng phương pháp kị khí trước để giảm bớt BOD của nước thải.[7]
- Sự tăng trưởng và phát triển của vi sinh vật
– Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể. Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thich nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào.
– Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng. Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường.
– Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định. Nguyên nhân của giai đoạn này là các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật đã bị sử dụng hết, số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn đã chết đị.
– Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết đi nhiều hơn vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm nhanh. Giai đoạn này có thể do các loài có kích thước thường khả kiến hoặc là do đặc điểm của môi trường.
Giá trị log của số lượng vi khuẩn
Giai đoạn phát triển chậm
Giai đoạn ổn định
Giai đoạn tăng trưởng theo quy luật logari
Thời gian
Giai đoạn vi khuẩn chết theo logarit
Hình 1.6 Đồ thị biểu diễn sự tăng trưởng của vi sinh vật trong bể xử lý
Trong nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp đặc biệt là của các xí nghiệp chế biến thực phẩm, thủy sản, giấy… rất giàu các chất hữu cơ như: Đường, tinh bột, các hợp chất protein, các chất béo, xenlulozo…Thường trong nước thải cũng có chứa rất nhiều các vi sinh vật. Vi sinh vật ở đây là một quần thể và đông đảo nhất là vi khuẩn, cả về chủng loại cũng như số lượng.
Có hai nhóm vi sinh vật (chia theo phương thức dinh dưỡng): nhóm vi sinh vật tự dưỡng và nhóm vi sinh vật dị dưỡng.
+ Các vi sinh vật dị dưỡng phải nhờ vào các chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng. Chúng phân hủy các chất hữu cơ nhờ hệ enzim thủy phân tiết ra môi trường theo nguyên tắc cảm ứng cơ chất tương ứng. Các vi sinh vật này cũng dùng các chất hữu cơ có trong nước để xây dựng tế bào mới cho mình, để phục vụ cho sinh trưởng và phát triển.
+ Các vi sinh vật tự dưỡng có thể sử dụng CO2 làm nguồn cacbon và các chất khoáng khác, nhờ ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng tổng hợp thành các chất hữu cơ trong thành phần tế bào.
Làm sạch nước thải tự nhiên hay xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào hoạt động sống của các vi sinh vật dị dưỡng có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ làm nguồn năng lượng và nguồn cacbon để thực hiện quá trình sinh tổng hợp, phát triển.
Các vi sinh vật dị dưỡng lại có thể chia làm 3 loại dựa theo hoạt động sống của chúng với oxi:
+ Vi sinh vật hiếu khí: loài này cần có oxi để sống và phân hủy các hợp chất hữu cơ.
+ Vi sinh vật kỵ khí: loài này có khả năng sống không cần có oxi và oxi hoá các chất hữu cơ không cần có mặt oxi tự do, chúng có thể sử dụng oxi trong các hợp chất như nitrat, sunphat.
+ Giữa hai nhóm này còn có một nhóm trung gian được gọi là các vi sinh vật tùy nghi hay là các vi sinh vật tùy tiện chúng có thể sinh trưởng trong điều kiện có hoặc không có oxi.
Để các vi sinh vật sống và hoạt động bình thường, điều kiện đầu tiên là phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy một cách liên tục. Oxy sẽ được vi sinh vật sử dụng trong các quá trình sinh hoá.
Tuy nhiên, lượng oxy khuếch tán tự nhiên qua bề mặt thoáng của nước trong bể không đảm bảo cho các vi sinh vật sống và hoạt động. Do vậy phải bổ sung lượng oxy thiếu hụt bằng thiết bị cấp khí ( máy thổi khí, thiết bị khuấy trộn bề mặt, …)
Như vậy, việc thổi khí vào bể vừa khuấy trộn bùn hoạt tính với nước thải, vừa đảm bảo lượng oxy cần thiết trong bể. Đồng thời lượng oxy hoà tan trong nước ra khỏi bể lắng đợt hai không nhỏ hơn 2mg/l.
Sự phát triển các vi sinh vật đòi hỏi phải có nitơ, photpho, thành phần dinh dưỡng đối với vi sinh vật, tỉ lệ BOD/N/P là 100:5:1, ngoài ra cần phải bổ sung các yếu tố vi lượng như Cu, Fe, Zn, Mn, Ca, K…Khi các nguyên tố dinh dưỡng này ở dạng các hợp chất như những hợp chất trong tế bào thì sẽ rất dễ được hấp thụ vào tế bào vi sinh vật. Ví dụ: nitơ của các chất trong tế bào ở dạng khử (NH4+) là chất dinh dưỡng rất tốt đối với vi sinh vật.
Thiếu các nguyên tố dinh dưỡng sẽ kìm hãm và ngăn cản các quá trình oxy hoá sinh hoá. Yêu cầu về lượng các nguyên tố dinh dưỡng không cố định, bởi vì sự phát triển của vi sinh vật khi oxy hoá các chất khác nhau sẽ không đều nhau.
F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\LUAN VAN 2015\LUAN VAN (Tran Anh Hoai)
